DE19605803A1 - Circuit arrangement for ion current measurement - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ionenstrommessung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a circuit arrangement for ion current measurement according to the preamble of claim 1.
Eine solche Schaltungsanordnung ist aus den Druckschriften DE-OS 30 06 665 und DE 195 02 402 A1 bekannt.Such a circuit arrangement is from the documents DE-OS 30 06 665 and DE 195 02 402 A1.
So wird bei der Schaltungsanordnung nach der DE-OS 30 06 665 zwischen der Hochspannungsquelle und der Zündkerze ein Element (Zenerdiode oder Va ristor) geschaltet, an dem eine konstante Spannung abfällt und dem ein Kondensator zugeordnet ist, an dem sich die an dem Element abfallende Spannung aufbaut, so daß diese Spannung als Meßspannungsquelle ver wendbar ist. Der Kondensator kann dabei parallel zur Zenerdiode bzw. dem Varistor über weitere in Laderichtung geschaltete Dioden verbunden wer den.So is in the circuit arrangement according to DE-OS 30 06 665 between the High voltage source and the spark plug an element (Zener diode or Va ristor), at which a constant voltage drops and on Capacitor is assigned, on which the falling on the element Voltage builds up so that this voltage ver as a measuring voltage source is reversible. The capacitor can be parallel to the Zener diode or the Varistor connected via further diodes switched in the charging direction the.
Diese bekannte Erzeugung der Meßspannung ist relativ einfach, erfordert je doch einen großen Speicherkondensator. Die Meßspannung ist besonders bei längeren Meßphasen, wie sie bei niedrigen Drehzahlen vorkommen, nicht konstant, da der Speicherkondensator durch den Meßstrom entladen wird. Dem Meßstrom ist daher ein Strom überlagert, der durch die Entla dung von Streukapazitäten in Zündkerze, Zündspule und Zuleitungen her vorgerufen wird. Weiterhin ist dem Meßstrom ein Leckstrom durch die zur Spannungsbegrenzung verwendete Zenerdiode überlagert. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung besteht darin, daß der Strommeßwiderstand in Reihe zum Speicherkondensator geschaltet ist. Die ses bewirkt eine Nichtlinearität, da die an der Ionenmeßstrecke anliegende Spannung eine Funktion des Meßwertes ist. This known generation of the measuring voltage is relatively simple, depending on a large storage capacitor. The measuring voltage is special with longer measurement phases, such as occur at low speeds, not constant because the storage capacitor is discharged by the measuring current becomes. The measuring current is therefore a current superimposed by the discharge stray capacitance in the spark plug, ignition coil and supply lines is called. Furthermore, the measuring current is a leakage current through the Voltage limitation used Zener diode superimposed. Another The disadvantage of this known circuit arrangement is that the Current measuring resistor is connected in series to the storage capacitor. The This causes a non-linearity, since the one lying on the ion measuring section Voltage is a function of the measured value.
Bei der Schaltungsanordnung gemäß der DE 195 02 402 A1 wird eine Span nung positiver Polarität an die Zündkerze angelegt, um einen Ionenstrom mit negativer Polarität abzutasten, der durch die Verbrennung hervorgeru fen wird. Zur Erzeugung dieser Spannung wird ein Kondensator mit der Nie drigpotentialseite der Sekundärwicklung der Zündspule verbunden, der mittels eines über eine Diode zugeführten elektrischen Stromes von außen geladen wird, um die Spannung mit positiver Polarität zu halten. Eine Zener diode sorgt für die Spannungsbegrenzung an dem Kondensator. Der über eine weitere Diode abfließende Kondensatorstrom wird einer Strom/Span nungs-Wandlereinheit zugeführt, um den aus dem Kondensator fließenden Ionenstrom in eine Spannung umzuwandeln. Dabei tritt der o. g. Nachteil einer Nichtlinearität nicht auf, da bei dem Strom/Spannungs-Wandler der negative Anschluß des Kondensators auf einem virtuellen Massepotential gehalten wird.In the circuit arrangement according to DE 195 02 402 A1 a chip positive polarity applied to the spark plug to generate an ion current with negative polarity, which is caused by the combustion will. To generate this voltage, a capacitor with the Nie Drig potential side of the secondary winding of the ignition coil connected to the by means of an external electric current supplied via a diode is charged to maintain the voltage with positive polarity. A zener diode ensures the voltage limitation on the capacitor. The over another capacitor current flowing off diode becomes a current / span voltage converter unit supplied to the flowing out of the capacitor Convert ion current into a voltage. The o. G. disadvantage a non-linearity because the current / voltage converter negative connection of the capacitor to a virtual ground potential is held.
Den beiden bekannten Schaltungsanordnungen ist der Nachteil gemeinsam, daß zur Messung des Ionenstromes eine Spannung zwischen 70 V und 400 V erforderlich ist, die an die Ionenmeßstrecke, d. h. an die Zündkerze einer Brennkraftmaschine anzulegen ist.The two known circuit arrangements have the disadvantage in common that a voltage between 70 V and 400 V for measuring the ion current is required, which is connected to the ion measuring section, d. H. to the spark plug one Internal combustion engine is to be created.
Ferner ist es auch bekannt, daß die Verwendung einer Meßspannung von ca. 400 V die Verrußungsgeschwindigkeit beim Kaltstart einer Brennkraftma schine erhöhen, wie dies beispielsweise in der EP 0 30 53 47 B1 beschrieben ist.Furthermore, it is also known that the use of a measuring voltage of approx. 400 V the sooting speed when cold starting an internal combustion engine Increase the machine, as described for example in EP 0 30 53 47 B1 is.
Schließlich ist aus der DE-OS 33 27 766 eine Schaltungsanordnung zur Ionen strommessung bekannt, bei der eine Meßspannung durch eine auf der Pri märseite der Zündspule angelegten Wechselspannung erzeugt wird. Dabei wird die auf der Primärseite angelegte Wechselspannung über die Zündspu le auf ein höheres Spannungsniveau transformiert, wobei Frequenzen im Bereich von 10 kHz bis 100 kHz verwendet werden. Das Ionenstromsignal bewirkt eine Amplitudenmodulation des sekundärseitig entstehenden Wechselstromes. Nachteilig bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist einerseits die Verwendung von Filtern, die das Ionenstromsignal, dessen Nutzfrequenzbereich zwischen 100 Hz und 20 kHz beträgt, vom Trägersignal trennen und andererseits die bei Wechselstromanregung durch die Unsym metrie der Ionenstromkennlinie entstehenden nichtlinearen Verzerrungen. Diese Unsymmetrie ergibt sich aufgrund der höheren Beweglichkeit der ne gativen Ladungsträger gegenüber der positiven Ionen. Bei unsymmetri schen Elektroden, wie sie bei einer Zündkerze vorliegen, entsteht dann ein größerer Strom, wenn sich die unbeweglicheren positiven Ladungsträger auf die größere Elektrode hin bewegen.Finally, from DE-OS 33 27 766 is a circuit arrangement for ions current measurement known in which a measuring voltage by a on the Pri the alternating voltage applied to the ignition coil. Here the alternating voltage applied on the primary side via the ignition le transformed to a higher voltage level, frequencies in Range from 10 kHz to 100 kHz can be used. The ion current signal causes an amplitude modulation of the secondary Alternating current. A disadvantage of this known circuit arrangement on the one hand the use of filters that the ion current signal whose Usable frequency range between 100 Hz and 20 kHz, from the carrier signal disconnect and on the other hand the one with AC excitation by the Unsym Nonlinear distortions arising from the ion current characteristic. This asymmetry results from the higher mobility of the ne negative charge carrier compared to the positive ions. With asymmetry then electrodes, such as are present in a spark plug, are then formed greater current when the more immobile positive charge carriers move towards the larger electrode.
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Schal tungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die die o. g. Nach teile vermeidet, zu einer hohen Meßqualität des Ionenstromes im Brenn raum einer Brennkraftmaschine führt und mit geringem Aufwand realisier bar ist.Therefore, the object of the present invention is a scarf to specify the arrangement of the type mentioned at the beginning, which the above-mentioned. After avoids parts, to a high measurement quality of the ion current in the burner space of an internal combustion engine leads and realizes with little effort is cash.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruches 1 gelöst, wonach Schaltungsmittel vorgesehen sind, mit denen ei ne Meßspannung an den Sekundärkreis der Zündspule angelegt wird, die ei nen Spannungswert aufweist, die gleich oder kleiner als der Wert der Span nung des Bordnetzes ist.This object is achieved by the characterizing features of the patent Proverb 1 solved, according to which circuit means are provided with which egg ne measuring voltage is applied to the secondary circuit of the ignition coil, the egg NEN voltage value that is equal to or less than the value of the span power supply.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Meßspannung, deren Wert der Bordnetzspannung des Fahrzeuges bzw. kleiner als dieselbe ist, werden die bei Verwendung einer Meßspannung in der Größenordnung von 70 V bis 400 V auftretenden Nachteile vermieden. Außerdem ist der hierfür erforder liche Schaltungsaufwand sehr gering, obwohl gleichzeitig mit dieser erfin dungsgemäßen Schaltungsanordnung über die gesamte Meßphase eine kon stante Meßspannung geliefert wird.By using a measuring voltage according to the invention, its value the vehicle electrical system voltage or less than the same that when using a measuring voltage in the order of 70 V to 400 V disadvantages avoided. It is also required for this Liche circuit effort very low, although invented simultaneously with this Invention circuit arrangement over the entire measurement phase a con constant measuring voltage is supplied.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erzeugen die Schal tungsmittel eine zeitlich konstante Meßspannung. Da die Größe des Ionen stromes direkt proportional zur angelegten Meßspannung ist und eine Sätti gung, wie dies z. B. vom Flammenionisationsdetektor her bekannt ist, we gen der hohen Ionenkonzentration und den geringen freien Weglängen der Ionen nicht auftritt, führt eine konstante Meßspannung zu dem Vorteil, daß deren Genauigkeit direkt in das Ionenstromsignal eingeht. In an advantageous embodiment of the invention, the scarf means a constant measuring voltage over time. Because the size of the ions current is directly proportional to the applied measuring voltage and a saturation supply how this z. B. is known from the flame ionization detector, we due to the high ion concentration and the short free path lengths of the Ions does not occur, a constant measuring voltage leads to the advantage that whose accuracy goes directly into the ion current signal.
Schließlich führt die Verwendung einer niedrigen Meßspannung auch dazu, daß sich Nebenschlußwiderstände, wie sie beim Kaltstart durch Verrußung der Zündkerzen entstehen, nicht so stark auswirken, da der spezifische Leit wert von Ruß proportional mit der anliegenden Spannung ansteigt.Finally, the use of a low measuring voltage also leads to that there are shunt resistors, such as those caused by soot on a cold start the spark plugs arise, do not affect as much as the specific guide value of soot increases proportionally with the applied voltage.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung werden die Meßstrecken der als Ionenstromsonden dienenden Zünd kerzen einer Brennkraftmaschine parallelgeschaltet, so daß hierdurch der Schaltungsaufwand äußerst gering bleibt.According to a further, particularly preferred embodiment of the invention tion are the measuring sections of the Zünd serving as ion current probes candles of an internal combustion engine connected in parallel, so that thereby Circuitry remains extremely low.
Als bevorzugtes Schaltungsmittel zum Anlegen der Meßspannung an den Se kundärkreis der Zündspule ist ein Differenzverstärker vorgesehen. Dabei wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dessen einem Eingang eine Referenzspannung zugeführt, deren Wert der Meßspannung entspricht und der Differenzverstärker als invertierender Verstärker geschal tet, so daß am anderen Eingang die gewünschte Meßspannung anliegt. Da mit wird der Ionenstrom mit einfachsten Schaltungsmitteln in eine als Meß signal dienende Spannung umgewandelt, die anschließend einer Auswer tung zugeführt wird.As a preferred circuit means for applying the measuring voltage to the Se A differential amplifier is provided for the secondary circuit of the ignition coil. Here is according to a further embodiment of the invention one Input a reference voltage supplied, the value of the measuring voltage corresponds and the differential amplifier is used as an inverting amplifier tet, so that the desired measuring voltage is present at the other input. There with the ion current is measured using the simplest circuit means in one signal serving voltage converted, which then an Auswer tion is fed.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zu sammenhang mit den Zeichnungen dargestellt und erläutert werden. Es zei gen:The following is intended to illustrate the invention using exemplary embodiments are shown and explained in connection with the drawings. It shows gene:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schal tungsanordnung und Fig. 1 shows a first embodiment of the scarf arrangement according to the invention and
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Fig. 2 shows a second embodiment of the circuit arrangement according to the invention.
Die Fig. 1 zeigt eine Transistorzündanlage, wobei der Einfachheit halber le diglich eine Zündendstufe mit einer Zündkerze Zk für eine Brennkraftma schine dargestellt ist. Fig. 1 shows a transistor ignition system, for the sake of simplicity le diglich an ignition output stage with a spark plug Zk for an internal combustion engine is shown.
Die Zündendstufe umfaßt eine Zündspule Tr mit Primär- und Sekundärkreis, bestehend aus einer Primär- und Sekundärwicklung, wobei an die Sekundär wicklung die schon genannte Zündkerze Zk angeschlossen ist. Die Primär wicklung ist mit ihrem einen Anschluß an eine von einer Bordbatterie gelie ferten Bordnetzspannung UB von beispielsweise 12 V angeschlossen und mit ihrem anderen Anschluß mit einem Zündtransistor 1 verbunden. Dieser Zündtransistor 1 wird über dessen Steuerelektrode von einer Regelschal tung 2 angesteuert, indem über deren Verbindungsleitung Zündauslöseim pulse diesem Zündtransistor 1 zugeführt werden.The ignition output stage comprises an ignition coil Tr with primary and secondary circuit, consisting of a primary and secondary winding, the aforementioned spark plug Zk being connected to the secondary winding. The primary winding is connected with its one connection to an on-board battery supply voltage U B, for example 12 V, and with its other connection to an ignition transistor 1 . This ignition transistor 1 is controlled via its control electrode by a control circuit 2 by supplying this ignition transistor 1 via its connecting line Zündausllösim pulse.
Die Sekundärwicklung ist mit ihrer Hochspannungsseite mit der Zündkerze Zk verbunden, während deren Niedrigpotentialseite auf den invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 3 geführt ist. An den nicht-invertieren den Eingang dieses Differenzverstärkers 3 wird eine konstante Referenz spannung Uref, vorzugsweise 5 V angelegt, wobei diese konstante Referenz spannung von einer Konstantspannungsquelle 6 erzeugt wird. Diese kon stante Referenzspannung Uref wird über diesen Differenzverstärker 3 dem Sekundärkreis der Zündspule Zk zugeführt und gelangt über diese als Meß spannung Umeß an die als Ionenstromstrecke arbeitende Zündkerze Zk.The secondary winding is connected with its high voltage side to the spark plug Zk, while its low potential side is led to the inverting input of a differential amplifier 3 . A constant reference voltage U ref , preferably 5 V, is applied to the non-inverting input of this differential amplifier 3 , this constant reference voltage being generated by a constant voltage source 6 . This con stant reference voltage U ref is supplied Zk through this differential amplifier circuit of the ignition coil 3 to the secondary and passes on this voltage as a measurement U meas to the working as an ion current path spark plug Zk.
Der Differenzverstärker 3 ist als invertierender Verstärker aufgebaut, indem dessen invertierender Eingang über einen Widerstand R mit dessen Ausgang verbunden ist.The differential amplifier 3 is constructed as an inverting amplifier in that its inverting input is connected to its output via a resistor R.
Um während des Zündvorganges an der Zündkerze Zk einen niederohmigen Pfad für den Sekundärstrom zur Verfügung zu stellen, sind Dioden D1 und D2 vorhanden, die den Zündstrom auf Masse bzw. Bordnetzpotential ablei ten. Hierzu ist die Diode D1 derart zwischen dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3 und dem Bordnetz UB geschaltet, daß der Zünd strom auf das Bordnetz abfließen kann. Die zweite Diode D2 liegt dagegen mit ihrer Anode auf dem Massepotential und ist mit ihrer Kathode ebenfalls mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3 verbunden. Die Verwendung einer Diode zur Ableitung von positiven Spannungen auf das Bordnetzpotential hat gegenüber der Verwendung von Zenerdioden den Vorteil, daß die Leckströme von Dioden deutlich niedriger sind als diejeni gen der Zenerdioden. In order to provide a low-impedance path for the secondary current at the spark plug Zk during the ignition process, diodes D1 and D2 are present, which conduct the ignition current to ground or vehicle electrical system potential. For this purpose, the diode D1 is between the inverting input of the differential amplifier 3 and the electrical system U B switched that the ignition current can flow off to the electrical system. By contrast, the second diode D2 has its anode at ground potential and its cathode is also connected to the inverting input of the differential amplifier 3 . The use of a diode to derive positive voltages to the vehicle electrical system potential has the advantage over the use of Zener diodes that the leakage currents of diodes are significantly lower than those of the Zener diodes.
Ferner kann ein Widerstand (in der Fig. 1 nicht dargestellt) in der Zuleitung zum Invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3 vorgesehen werden, der den in den Differenzverstärker 3 fließenden Strom zusätzlich begrenzt.Furthermore, a resistor (not shown in FIG. 1) can be provided in the feed line to the inverting input of the differential amplifier 3 , which additionally limits the current flowing into the differential amplifier 3 .
Der invertierende Differenzverstärker 3 wandelt den Ionenstrom in eine Spannung Uion um, die als Meßsignal einer Auswerteeinheit 5 zugeführt wird. Die dem Sekundärkreis der Zündspule Tr zugeführte Meßspannung Umeß, hier vorzugsweise 5 V, ist während der gesamten Meßdauer konstant. Da der Io nenmeßstrom im µA-Bereich liegt, wird ein Differenzverstärker 3 mit einem niedrigen Eingangsstrom verwendet, der heutzutage kostengünstig ver fügbar ist. Durch die niederohmige Bereitstellung dieser Meßspannung Umeß entfallen Umladungen von, Streukapazitäten, wie sie in anderen bekannten Systemen bei Wechselstrombelastung, wie z. B. bei klopfender Ver brennung, auftreten können. Dieser Vorteil der Erfindung macht sich beson ders dann bemerkbar, wenn mehrere Ionenmeßstrecken parallel betrieben werden, wie dies weiter unten anhand von Fig. 2 erläutert wird, weil sich dabei die wirksame Streukapazität vervielfachen kann.The inverting differential amplifier 3 converts the ion current into a voltage U ion , which is fed as a measurement signal to an evaluation unit 5 . The measuring voltage U meas , preferably 5 V, supplied to the secondary circuit of the ignition coil Tr is constant during the entire measuring period. Since the ion measuring current is in the µA range, a differential amplifier 3 with a low input current is used, which is available inexpensively today. Due to the low-impedance provision of this measuring voltage U measured, transhipment of stray capacities, as is the case in other known systems with alternating current loads , such as, for. B. with knocking Ver combustion can occur. This advantage of the invention is particularly noticeable when several ion measuring sections are operated in parallel, as will be explained below with reference to FIG. 2, because the effective stray capacitance can multiply.
Die Fig. 1 zeigt ferner ein Steuergerät 4, das die Funktion eines Motorma nagements übernimmt und seinerseits die Regelschaltung 2 ansteuert. Hier zu werden dieser Steuereinheit 4 über einen Eingang E Motorparameter, wie Last, Drehzahl und Temperatur zugeführt. Entsprechende Aktuatoren werden über Ausgänge A gesteuert. Das von der Auswerteschaltung 5 er zeugte Ionenstromsignal wird gleichfalls dem Steuergerät 4 zugeführt. Fig. 1 also shows a control unit 4 , which takes over the function of a motor management and in turn controls the control circuit 2 . Here, this control unit 4 is supplied with engine parameters such as load, speed and temperature via an input E. Corresponding actuators are controlled via outputs A. The generated by the evaluation circuit 5 he ion current signal is also supplied to the control unit 4 .
Das Ionenstromsignal kann dazu verwendet werden, um das Klopfen der Brennkraftmaschine zu detektieren und über eine Steuerung des Zündzeit punktes eine entsprechende Klopfregelung aufzubauen.The ion current signal can be used to knock the Detect internal combustion engine and control the ignition timing point to set up a corresponding knock control.
Eine weitere Anwendung besteht darin, das Ionenstromsignal zur Erken nung von Entflammungsaussetzern zu verwenden.Another application is to detect the ion current signal use of ignition misfiring.
Des weiteren ergibt sich auch die Möglichkeit, eine Erkennung der Nocken wellenstellung durchzuführen. Die Brennkraftmaschinen sind üblicherweise mit einem Drehzahlsensor ausgestattet, mit dem auch die Bestimmung der Kurbelwellenposition durchgeführt werden kann. Bei 4-Takt-Motoren mit gerader Zylinderzahl befinden sich jeweils zwei Zylinder mit gleicher Kurbel wellenposition in unterschiedlichen Takten, beispielsweise Zylinder 1 im Ver dichtungstakt und Zylinder 4 im Auspufftakt. Wird der Zündvorgang in die sen beiden Zylindern durchgeführt, entsteht nur in dem Zylinder, der sich gerade im Verdichtungstakt befindet, eine Entflammung des Gemisches, wodurch bei Auswertung des Ionenstromsignales die Position der Nocken welle erkannt werden kann.Furthermore, there is also the possibility to carry out a detection of the cam shaft position. The internal combustion engines are usually equipped with a speed sensor, which can also be used to determine the crankshaft position. In 4-stroke engines with an even number of cylinders, there are two cylinders with the same crankshaft position in different cycles, for example cylinder 1 in the compression stroke and cylinder 4 in the exhaust stroke. If the ignition process is carried out in these two cylinders, the mixture will ignite only in the cylinder that is currently in the compression stroke, which means that the position of the camshaft can be recognized when the ion current signal is evaluated.
Fig. 2 zeigt eine Transistorzündanlage einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine mit jeweils einem Zylinder zugeordneten Zündendstufen, wobei jede Zünd endstufe aus einer Zündspule Tr₁ . . . Tr₄, jeweils einem Zündtransistor 1a . . . 1d und zugehöriger Zündkerze, Zk₁ . . . Zk₄ aufgebaut ist. Fig. 2 shows a transistor ignition system of a 4-cylinder internal combustion engine, each with a cylinder associated ignition stages, each ignition stage from an ignition coil Tr₁. . . Tr₄, each an ignition transistor 1 a. . . 1 d and associated spark plug, Zk₁. . . Zk₄ is built.
Die Zündtransistoren 1a . . . 1d werden über deren Steuerelektroden von ei ner Schaltung 2a zur Zylinderselektion angesteuert, die ihrerseits mit einer Regelschaltung 2 verbunden ist, die die entsprechenden Zündauslöseimpul se für die einzelnen Zylinder dieser Schaltung 2a zuführt.The ignition transistors 1 a. . . Be a selection cylinder for controlled via the control electrodes of egg ner circuit 2 which is in turn connected to a control circuit 2, which supplies the corresponding Zündauslöseimpul se for the individual cylinders of this circuit 2 a 1 d.
Gleichfalls wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist ein Steuergerät 4 vorgesehen, das die Regelschaltung 2 ansteuert.Likewise, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, a control device 4 is provided which controls the control circuit 2 .
Zur Messung des Ionenstromes ist jeweils die Niedrigpotentialseite des Se kundärkreises jeder Zündspule Tr₁ . . . Tr₄ auf einen Schaltungsknoten S ge führt, der mit dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 3 ver bunden ist. Dieser Differenzverstärker 3 ist ebenfalls als invertierender Ver stärker mittels eines den invertierenden Eingang mit dem Ausgang verbin denden Widerstandes R aufgebaut. Dem nicht-invertierenden Eingang die ses Differenzverstärkers 3 wird eine konstante Referenzspannung Uref zuge führt, die von einer Konstantspannungsquelle 6 erzeugt wird. Diese konstan te Referenzspannung Uref ist kleiner als die Bordnetzspannung und beträgt 5 V und führt zu der erwünschten Meßspannung Umeß am Schaltungsknoten S und somit auch an den parallelgeschalteten Ionenstromstrecken der Zünd kerzen Zk₁ . . . Zk₄.To measure the ion current is the low potential side of the secondary circuit of each ignition coil Tr₁. . . Tr₄ leads to a circuit node S ge, which is connected to the inverting input of a differential amplifier 3 . This differential amplifier 3 is also constructed as an inverting Ver stronger by means of a resistor R connecting the inverting input to the output. The non-inverting input of this differential amplifier 3 is supplied with a constant reference voltage U ref , which is generated by a constant voltage source 6 . This constant reference voltage U ref is less than the vehicle electrical system voltage and is 5 V and leads to the desired measurement voltage U measured at the circuit node S and thus also on the parallel ion current paths of the spark plugs Zk 1. . . Zk₄.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, wo zwei Dioden D1 und D2 zur Ableitung des Zündstromes auf Masse bzw. Bordnetz vorgese hen sind, wird in Fig. 2 zwischen dem Schaltungsknoten S und Masse eine Zenerdiode Z geschaltet, um damit den Zündstrom auf Masse abzuleiten. Eine solche Zenerdiode ist dann zu verwenden, wenn aus Gründen der elek tromagnetischen Verträglichkeit der Zündstrom nicht auf das Bordnetzpo tential abgeleitet werden kann. Die Zenerspannung dieser Zenerdiode Z liegt unterhalb der Bordnetzspannung und deutlich oberhalb des Wertes der Meßspannung Umeß.In contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 1, where two diodes D1 and D2 are provided for deriving the ignition current to ground or vehicle electrical system, a Zener diode Z is connected in FIG. 2 between the circuit node S and ground, in order to thus switch the ignition current on Derive mass. Such a Zener diode is to be used if, for reasons of electromagnetic compatibility, the ignition current cannot be derived from the vehicle electrical system potential. The Zener voltage of this Zener diode Z is below the vehicle electrical system voltage and significantly above the value of the measurement voltage U meas .
Das am Ausgang des Differenzverstärkers 3 erhaltene Meßsignal Uion wird ei ner Auswerteschaltung 5 zugeführt, die ihrerseits von einem Steuergerät 4 angesteuert wird, dessen Funktion demjenigen Steuergerät aus Fig. 1 ent spricht.The measurement signal U ion obtained at the output of the differential amplifier 3 is fed to an evaluation circuit 5 , which in turn is controlled by a control unit 4 , the function of which corresponds to that control unit from FIG. 1.
Schließlich kann auch in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ein zu sätzlicher Widerstand (ebenfalls nicht dargestellt) in der Zuleitung zum in vertierenden Eingang des Differenzverstärkers 3 vorgesehen werden, der den in den Differenzverstärker 3 fließenden Strom zusätzlich begrenzt.Finally, also in this embodiment shown in FIG. 2, a supply line to be provided in the in-inverting input of the differential amplifier 3 (also not shown) to sätzlicher resistance, which additionally limits the current flowing to the differential amplifier 3 stream.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Ionenstrommessung ist nicht nur bei Transistorzündanlagen, wie in den beiden Ausführungsbeispie len dargestellt, einsetzbar, sondern gleichfalls bei Wechselstromzündungen oder Hochspannungskondensatorzündungen.The circuit arrangement for ion current measurement according to the invention is not only in transistor ignition systems, as in the two exemplary embodiments len shown, can be used, but also for AC ignitions or high voltage capacitor ignitions.
Claims (9)
- a) einer Zündspule (Tr, Tr₁ . . . Tr₄) mit Primär- und Sekundärkreis, die von einem eine Bordnetzspannung (UB) liefern den Bordnetz gespeist wird,
- b) einer im Sekundärkreis angeordneten Zündkerze (Zk, Zk₁ . . . Zk₄), die gleichzeitig als Ionenstromsonde dient, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
- c) es sind Schaltungsmittel (3, R) vorgesehen, mit denen eine Meßspan nung (Umeß) an den Sekundärkreis der Zündspule (Tr, Tr₁ . . . Tr₄) ange legt wird, die einen Spannungswert aufweist, der gleich oder kleiner als der Wert der Bordnetzspannung (UB) ist.
- a) an ignition coil (Tr, Tr₁.. Tr₄) with primary and secondary circuit, which is supplied by an on-board electrical system voltage (U B ) to supply the on-board electrical system,
- b) a spark plug arranged in the secondary circuit (Zk, Zk₁.. Zk₄), which also serves as an ion current probe, characterized by the following feature:
- c) there are circuit means ( 3 , R) with which a Meßspan voltage (U meß ) to the secondary circuit of the ignition coil (Tr, Tr₁ ... Tr.) is placed, which has a voltage value that is equal to or less than that Is the value of the vehicle electrical system voltage (U B ).
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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